Question

工业上有一种方法有效地开发利用CO₂，是用CO₂来生产燃料甲醇。为探究反应原理，进行如下实验，在体积为1L的恒容密闭容器中，充入1molCO₂和3molH₂，一定条件下发生反应：CO₂（g）+3H₂（g）CH₃OH（g）+H₂O（g）；△H=-49.0kJ/mol．测得CO₂和CH₃OH（g）的浓度随时间变化如图所示。

（1）从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（CO₂）= ________mol/（L•min）；

（2）氢气的转化率= ________；

（3）求此温度下该反应的平衡常数K=________；

（4）下列措施中能使平衡体系中n（CH₃OH）/n（CO₂）增大的是________

A．将H₂O（g）从体系中分离出去              

B．充入He（g），使体系压强增大

C．升高温度                              

D．再充入1mol CO₂和3mol H₂

（5）当反应达到平衡时，CO₂的物质的量浓度为c₁，然后向容器中再加入一定量CO₂，待反应再一次达到平衡后，CO₂的物质的量浓度为c₂，则c₁________ c₂（填＞、＜、＝）

Answer

（1）0.075；（2）75%；（3）5.33；（4）AD（5）＜

【解析】

试题分析：（1）利用三段式解题法计算

CO2（g）+3H2（g）CH3OH（g）+H2O（g），

开始（mol/L）：1 3 0 0

变化（mol/L）：0.75 2.25 0.75 0.75

平衡（mol/L）：0.25 0.75 0.75 0.75

从反应开始到平衡，氢气的平均反应速率v（H2）==0.225 mol•L-1•min-1，

因此v（CO2）= v（H2）=×0.225 mol•L-1•min-1=0.075 mol•L-1•min-1，故答案为：0.075；

（2）氢气的转化率=×100%=75%，故答案为：75%；

（3）平衡常数等于生成物的浓度幂之积除以反应物的浓度幂之积，则

k===5.33，故答案为：5.33；

（4）要使n（CH3OH）/n（CO2）增大，应使平衡向正反应方向移动，A、将H2O（g）从体系中分离，平衡向正反应方法移动，n（CH3OH）/n（CO2）增大，故A正确；B、充入He（g），使体系压强增大，但对反应物质来说，浓度没有变化，平衡不移动，n（CH3OH）/n（CO2）不变，故B错误；C、因正反应放热，升高温度平衡向逆反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）减小，故C错误；D、再充入1mol CO2和3mol H2，等效于在原来基础上缩小体积一半，压强增大，平衡向正反应方向移动，则n（CH3OH）/n（CO2）增大，故D正确；故答案为：AD。

（5）向容器中再加入一定量CO2，c（CO2）增大，平衡向右移动，故c1＜ c2，故答案为：＜。

考点：考查了化学平衡的计算；化学平衡的影响因素；物质的量或浓度随时间的变化曲线的相关知识。